專利名稱：多輸入多輸出的資源調(diào)度方法和基站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及多輸入多輸出的資源調(diào)度方法和基站。
背景技術(shù)：
多輸入、多輸出(MIMO，multiple input multiple output)技術(shù)是無線移動通信領(lǐng)域中智能天線技術(shù)的重大突破。該技術(shù)能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率；可以利用多徑接收來減輕多徑衰落；并能有效地消除共道干擾，提高信道的可靠性，降低誤碼率，是新一代移動通信系統(tǒng)必須采用的關(guān)鍵技術(shù)。目前在已經(jīng)成熟或者接近成熟的3G/B3G無線通信系統(tǒng)中，基站側(cè)和終端側(cè)通過配置多組發(fā)射/接收天線并結(jié)合MIMO信號處理的方案被廣泛的采用，這種方法被稱為單用戶MIMO(SU-MIMO)，因為其本質(zhì)依然是基站(BS)與終端(MS)之間點對點的傳輸數(shù)據(jù)。在最近的無線通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中，例如3GPP的LTE-A，IEEE802. 16m的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中， 均支持多用戶MIMO(MU-MIMO)這一功能。由基站到用戶終端的信道被稱為下行信道。與下行單用戶MIMO相比較，下行MU-MIMO把一個BS與一個MS之間點對點的信道擴展為一個BS 與多個MS之間的點對多點的信道，通過由空間上分散的用戶引起的基站側(cè)天線陣列中空間特征的差異，基站可以在相同的頻率信道中同時與多個用戶通信。MU-MIMO系統(tǒng)在設(shè)計時要考慮的因素明顯要多于SU-MIM0。基站在決定某幾個用戶采用MU-MIMO傳輸時需要考慮到他們的信道空間特征的差異，即是否正交或者接近正交，他們各自的信道質(zhì)量參數(shù)SINR的高低，以及這個用戶本身的調(diào)度優(yōu)先級等等。因而對于MU-MIMO系統(tǒng)來說，調(diào)度算法的設(shè)計十分重要。特別是在B3G/4G系統(tǒng)中，還廣泛采用正交頻分多路復(fù)用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)禾口正交步頁分多址接入(0FDMA,Orthogonal Frequency Division Multiple Access)技術(shù)。在OFDMA系統(tǒng)中，通過為每個用戶提供部分可用子載波的方法來實現(xiàn)多用戶接入。這樣，從頻率上看不同的用戶是在不同的頻率上傳輸數(shù)據(jù)的。對于基于OFDM或OFDMA 的無線通信系統(tǒng)，其無線資源映射主要依據(jù)該無線通信系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)，幀結(jié)構(gòu)描述無線資源在時域上的控制結(jié)構(gòu)，幀結(jié)構(gòu)將無線資源在時域上劃分為不同等級的單位，如超幀 (Superframe)Jm (Frame)、子幀(Subframe)和符號(Symbol)。在時頻二維結(jié)構(gòu)中，定義了包含在頻率上連續(xù)的X個子載波和在時域上連續(xù)的Y個符號的資源塊稱為物理資源單元 (PRU, physical resource unit)，以及包含連續(xù)N個PRU的資源塊為一個子帶(Subband)。因而對于一個采用了 0FDM+MIM0的通信系統(tǒng)而言，在調(diào)度過程中，需要在某一個時刻把某種邏輯資源單位分配給某個用戶來傳輸信息，邏輯資源是物理資源單位在頻率上的某種映射，即上述的子載波、符號、子帶等映射到頻率上，由于MIMO系統(tǒng)是將一個資源分配給多個用戶使用。因此，在將同一個物理資源分配給多個用戶時，不同的調(diào)度方法實現(xiàn)的調(diào)度過程不同，資源的利用率也各不相同。然而發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，目前的資源調(diào)度方案的資源利用率不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種多輸入多輸出的資源調(diào)度方法和基站，以至少解決上述資源調(diào)度方案不能將同一物理資源合理的分配給多個用戶、資源利用率較低的問題。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種多輸入多輸出的資源調(diào)度方法，包括基站從多個用戶設(shè)備中確定適合多用戶MU調(diào)度模式的用戶設(shè)備；基站從適合MU調(diào)度模式的用戶設(shè)備中，確定相互之間信道特征最接近正交的用戶設(shè)備；基站與信道特征最接近正交的用戶設(shè)備之間，使用待調(diào)度的資源塊傳輸數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供一種多輸入多輸出的資源調(diào)度基站，包括:MU 模式確定單元、信道比較單元、傳輸單元，MU模式確定單元，用于從多個用戶設(shè)備中確定適合多用戶MU調(diào)度模式的用戶設(shè)備；信道比較單元，用于從適合MU調(diào)度模式的用戶設(shè)備中， 確定相互之間信道特征最接近正交的用戶設(shè)備；傳輸單元，用于與信道特征最接近正交的用戶設(shè)備之間，使用待調(diào)度的資源塊傳輸數(shù)據(jù)。在通過選擇出適合MU用戶模式傳輸?shù)挠脩粼O(shè)備后，基站使用一個資源塊與信道特征最接近正交的用戶設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)。從而實現(xiàn)資源塊的合理調(diào)度。資源塊可以各種無線參數(shù)，如帶寬、符號、頻點、時隙、子帶、子載波、PRU等，確定信道特征最接近正交的用戶設(shè)備的過程中，還具有多種用戶設(shè)備的選擇方式，提高了資源利用率。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是MU-MIMO功能的OFDM系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；圖2是實施例一的流程圖；圖3是實施例二的流程圖；圖4是實施例三的流程圖；圖5是實施例四的流程圖；圖6是實施例五的流程圖；圖7是實施例六的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下文中將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。參加圖1所示出的結(jié)構(gòu)圖，對于一個MU-MIMO的OFDM系統(tǒng)來說，K個用戶數(shù)據(jù)，即用戶數(shù)據(jù)1至用戶數(shù)據(jù)K經(jīng)過MU-MIMO處理后，經(jīng)過基站與各個用戶數(shù)據(jù)之間進行數(shù)據(jù)交互。在進行數(shù)據(jù)過程中，基站需要確定出與各個用戶設(shè)備的之間建立的信道質(zhì)量，從而選擇不同的傳輸模式，并合理的調(diào)度資源塊向各個用戶設(shè)備傳遞數(shù)據(jù)。下面結(jié)合圖2所示的實施例一的流程圖詳細說明，參見圖2，包括
Sll 基站從多個用戶設(shè)備中確定適合多用戶MU調(diào)度模式的用戶設(shè)備。在多個用戶設(shè)備需要經(jīng)過基站與網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)交互時，基站首先需要確定哪些用戶適合MU調(diào)度模式，哪些適合SU調(diào)度模式。S12:所述基站從所述適合MU調(diào)度模式的用戶設(shè)備中，確定相互之間信道特征最接近正交的用戶設(shè)備；對于MU調(diào)度模式的用戶設(shè)備，選擇出信道特征最接近的正交的用戶設(shè)備。S13:所述基站與所述信道特征最接近正交的用戶設(shè)備之間，使用待調(diào)度的資源塊傳輸數(shù)據(jù)。在通過選擇出適合MU用戶模式傳輸?shù)挠脩粼O(shè)備后，基站使用一個資源塊與信道特征最接近正交的用戶設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)。從而實現(xiàn)資源塊的合理調(diào)度。資源塊可以各種無線參數(shù)，如帶寬、符號、頻點、時隙、子帶、子載波、PRU等，在確定信道特征最接近正交的用戶設(shè)備的過程中，可有多種用戶設(shè)備的選擇方式，下面通過各個實施例詳細說明。參見圖3 所示的實施例二的流程圖，包括S21 根據(jù)用戶反饋CQI參數(shù)確定MU調(diào)度用戶集合，SU調(diào)度用戶集合。根據(jù)用戶反饋的CQI信息或其它類似的代表信道質(zhì)量的信息，如丟包率、誤碼率、 信道的負載等，對所有用戶的進行調(diào)度集合的劃分，確定多用戶MU調(diào)度用戶集Q、單用戶SU 調(diào)度用戶集P。在確定各個用戶設(shè)備的調(diào)度模式時，可采用以下方式例如，當(dāng)基站BS的一個扇區(qū)共有N個待調(diào)度用戶U” U2. . . Un，每個用戶都反饋全部的K個子帶的子帶信息包括信道質(zhì)量信息CQI1, CQI2. · · CQIk,預(yù)編碼碼本索引PMI1, PMI2. . . PMIk, BS在調(diào)度前取得M個用戶的歷史調(diào)度信息λ ” λ 2. . . λ N和待調(diào)度的資源塊
調(diào)度信息。首先，計算N個用戶的寬帶CQI信息、CQI · · · CQI，其中C^/為用戶Ui
12Nι
的K個SiAband子帶CQI的平均值。比較面/,、…與設(shè)定門限值CQIttoesh。ld的大小，當(dāng)大于門限值時，確
定該用戶適合MU調(diào)度模式；當(dāng)小于門限值時，確定該用戶適合SU調(diào)度模式，從而確定出SU 調(diào)度用戶集P和MU調(diào)度用戶集Q中的用戶，即P = {Usl，Us2. . . Usr}，Q = {Uml，Um2. . . Uj。S22 調(diào)度資源塊循環(huán)，找到下一個被調(diào)度的資源塊。S23 根據(jù)用戶反饋CQI和歷史調(diào)度信息，在當(dāng)前調(diào)度資源塊上對SU調(diào)度集合和 MU調(diào)度集合中的用戶進行優(yōu)先級排序，令兩個集合中優(yōu)先級最高的用戶分別為各自集合的主用戶。對于當(dāng)前選定的被調(diào)度的資源塊，計算SU調(diào)度集P中的所有用戶優(yōu)先級，找出優(yōu)先級最高者^^ ,令Us A P集合的主用戶且優(yōu)先級為^0/^ )；計算MU調(diào)度集Q中所有用戶的優(yōu)先級，找出優(yōu)先級最高者^mjc ,今Umk為Q集合的主用戶且優(yōu)先級為^OZmyt)。對于計算用戶的優(yōu)先級，有許多可以使用的算法，例如使用比例公平算法 (proportional fair),艮口采用以下公式PiXO = rj^
式中，pk(t)表示用戶k當(dāng)前的優(yōu)先級，rk(t)表示用戶當(dāng)前的信道質(zhì)量，Ak(t)= F(Xk(t-l))，是每次調(diào)度后更新的用戶k的歷史調(diào)度容量的加權(quán)平均，即將t-1次之前的所有的調(diào)度容量做加權(quán)平均。t為調(diào)度序號。S24 判斷MU集合主用戶優(yōu)先級是否大于SU集合主用戶優(yōu)先級。如果大于，則執(zhí)行S25 ；如果小于，則執(zhí)行S26。比較與的優(yōu)先級，若樹"叫)》樹的」，則f/叫為當(dāng)前調(diào)度用戶，執(zhí)行步驟
S25;否則^4為當(dāng)前調(diào)度用戶，執(zhí)行步驟S26，使用資源塊調(diào)度SU模式集合中的用戶。S26 使用資源塊SU模式集合中優(yōu)先級最高的用戶的數(shù)據(jù)。S25 根據(jù)用戶反饋的PMI，在MU調(diào)度用戶集合中尋求主用戶的合適配對用戶。在MU調(diào)度模式下，需要獲得MU調(diào)度模式下各個用戶設(shè)備的信道特征參數(shù)可通過用戶反饋的PMI查找到相應(yīng)的信道特征參數(shù)，如信道子空間右奇異向量F ； 另外，還可以通過接收用戶采用互易性反饋的方式，所發(fā)送的上行測量導(dǎo)頻信號Sounding 符號?；就ㄟ^測量接收的Sounding符號，獲得信道矩陣H的系數(shù)，通過對信道矩陣H進行奇異值分解(SVD，Singular vector decomposition)分解，獲得非零奇異值對應(yīng)的右奇異向量，獲得信道特征數(shù)據(jù)。還可以通過所述信道矩陣H獲得自協(xié)方差矩陣HhH，進行特征值分解，獲得非零特征值對應(yīng)的特征向量，作為所述信道特征數(shù)據(jù)。通過信道特征參數(shù)確定與主用戶合適的配對用戶，根據(jù)用戶反饋PMI信息或者其它代表信道空間特征的信息，如通過PMI進行索引的查找，通過對信道矩陣計算等方式。計算MU調(diào)度集Q中除主用戶外每個用戶與主用戶的信道空間特征信息f(Fmt’Fm)、f(Fmk ‘ Fm2 ) ... f{Fmk, Fmtt ) ,求最大值 KFmk, Fmj ) = max(/(FWt ,Frtti IfiFntk ,Fm2、…KFm ,Fnh ))(也可能是最小值，根據(jù) f ( ·) 的算法而定)，這里的&4表示用戶mk的信道空間特征信息，如右奇異向量F。對于f(·)通?？梢酝ㄟ^定義的一種子空間(向量)距離來計算，可以采用以下的方式例如弦距離
權(quán)利要求
1.一種多輸入多輸出的資源調(diào)度方法，其特征在于，包括基站從多個用戶設(shè)備中確定適合多用戶MU調(diào)度模式的用戶設(shè)備； 所述基站從所述適合MU調(diào)度模式的用戶設(shè)備中，確定相互之間信道特征最接近正交的用戶設(shè)備；所述基站與所述信道特征最接近正交的用戶設(shè)備之間，使用待調(diào)度的資源塊傳輸數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，從用戶設(shè)備中確定適合多用戶MU調(diào)度模式的用戶設(shè)備之后，還包括所述基站將未選擇的用戶設(shè)備作為單用戶SU調(diào)度模式的用戶設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述確定相互之間信道特征最接近正交的用戶設(shè)備之前，還包括所述基站在所述MU調(diào)度模式的用戶設(shè)備中、和SU調(diào)度模式的用戶設(shè)備中各選擇一個優(yōu)先級最高的用戶設(shè)備；比較所述選擇的兩個用戶設(shè)備的優(yōu)先級，當(dāng)所述MU調(diào)度模式中選擇出的用戶設(shè)備的優(yōu)先級不低于SU調(diào)度模式中選擇出的用戶設(shè)備的優(yōu)先級時，執(zhí)行后續(xù)的確定信道特征最接近正交的用戶設(shè)備的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括當(dāng)所述MU調(diào)度模式中選擇出的用戶設(shè)備的優(yōu)先級低于SU調(diào)度模式中選擇出的用戶設(shè)備的優(yōu)先級時；所述基站與所述SU調(diào)度模式中的優(yōu)先級最高的用戶設(shè)備之間，使用待調(diào)度的資源塊傳輸數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述各選擇一個優(yōu)先級最高的用戶設(shè)備的過程包括對所述每個調(diào)度模式中的各個用戶設(shè)備分別通過比例公平公式運算每個用戶設(shè)備的優(yōu)先級，通過每個用戶設(shè)備的優(yōu)先級比較出優(yōu)先級最高的用戶設(shè)備；所述比例公平公式包括
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述確定相互之間信道特征最接近正交的用戶設(shè)備的過程包括所述基站獲得所述MU調(diào)度模式中各個用戶設(shè)備的信道特征數(shù)據(jù)； 使用所述各個用戶設(shè)備的信道特征數(shù)據(jù)分別與所述優(yōu)先級最高的用戶設(shè)備的信道特征數(shù)據(jù)進行運算，獲得相應(yīng)的各個弦距離、投影二范數(shù)距離、或費羅貝紐斯距離；按照所述運算出的各個距離由大到小排序，選擇數(shù)值最大的距離所對應(yīng)的兩個用戶設(shè)備。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述獲得MU調(diào)度模式中各個用戶設(shè)備的信道特征數(shù)據(jù)的過程至少包括以下之一所述基站獲得所述每個用戶設(shè)備反饋的編碼碼本索引PMI信息，所述基站使用每個 PMI信息運算出相應(yīng)的信道特征數(shù)據(jù)；所述基站通過所述用戶設(shè)備發(fā)送的上行測量導(dǎo)頻信號，獲得相應(yīng)的信道響應(yīng)系數(shù)矩陣 H，通過對所述信道系數(shù)矩陣H進行奇異值分解，獲得非零奇異值對應(yīng)的右奇異向量，作為所述信道特征數(shù)據(jù)；所述基站通過所述用戶設(shè)備發(fā)送的上行測量導(dǎo)頻信號，獲得相應(yīng)的信道矩陣H，通過所述信道矩陣H獲得自協(xié)方差矩陣HhH，進行特征值分解，獲得非零特征值對應(yīng)的特征向量，作為所述信道特征數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，選擇數(shù)值最大的距離所對應(yīng)的兩個用戶設(shè)備之后，還包括如果判斷所述選擇的兩個用戶設(shè)備的距離小于閾值，則所述基站與所述SU調(diào)度模式中的優(yōu)先級最高的用戶設(shè)備之間，使用待調(diào)度的資源塊傳輸數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述從用戶設(shè)備中選擇適合多用戶MU調(diào)度模式的用戶設(shè)備的過程包括運算每個用戶設(shè)備的各個子帶的CQI的平均值，當(dāng)所述平均值大于閾值時，將此用戶設(shè)備作為適合所述MU調(diào)度模式的用戶設(shè)備。
10.一種多輸入多輸出的資源調(diào)度基站，其特征在于，包括:MU模式確定單元、信道比較單元、傳輸單元，所述MU模式確定單元，用于從多個用戶設(shè)備中確定適合多用戶MU調(diào)度模式的用戶設(shè)備；所述信道比較單元，用于從所述適合MU調(diào)度模式的用戶設(shè)備中，確定相互之間信道特征最接近正交的用戶設(shè)備；所述傳輸單元，用于與所述信道特征最接近正交的用戶設(shè)備之間，使用待調(diào)度的資源塊傳輸數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，還包括SU模式確定單元，用于將未劃入 MU調(diào)度模式的用戶設(shè)備作為SU調(diào)度模式的用戶。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，還包括優(yōu)先級單元，用于在所述MU模式確定單元、SU模式確定單元中的用戶設(shè)備中各選擇一個優(yōu)先級最高的用戶設(shè)備；比較所述選擇的兩個用戶設(shè)備的優(yōu)先級，當(dāng)所述MU調(diào)度模式中選擇出的用戶設(shè)備的優(yōu)先級不低于 SU調(diào)度模式中選擇出的用戶設(shè)備的優(yōu)先級時，觸發(fā)所述信道比較單元。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述信道比較單元包括特征數(shù)據(jù)運算單元，用于獲得所述MU調(diào)度模式中各個用戶設(shè)備的信道特征數(shù)據(jù)；正交分析單元，用于使用所述各個用戶設(shè)備的信道特征數(shù)據(jù)分別與所述優(yōu)先級最高的用戶設(shè)備的信道特征數(shù)據(jù)進行運算，獲得相應(yīng)的各個弦距離、投影二范數(shù)距離、或費羅貝紐斯距離；排序單元，用于按照所述運算出的各個距離由大到小排序，選擇數(shù)值最大的距離所對應(yīng)的兩個用戶設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多輸入多輸出的資源調(diào)度方法和基站，本發(fā)明的方法包括基站從多個用戶設(shè)備中確定適合多用戶MU調(diào)度模式的用戶設(shè)備；所述基站從所述適合MU調(diào)度模式的用戶設(shè)備中，確定相互之間信道特征最接近正交的用戶設(shè)備；所述基站與所述信道特征最接近正交的用戶設(shè)備之間，使用待調(diào)度的資源塊傳輸數(shù)據(jù)。在通過選擇出適合MU用戶模式傳輸?shù)挠脩粼O(shè)備后，基站使用一個資源塊與信道特征最接近正交的用戶設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)。從而實現(xiàn)資源塊的合理調(diào)度。資源塊可以各種無線參數(shù)，如帶寬、符號、頻點、時隙、子帶、子載波、PRU等，提高了資源利用率。
文檔編號H04W88/08GK102291834SQ201010208930
公開日2011年12月21日 申請日期2010年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月21日
發(fā)明者寧迪浩, 朱登魁, 李子榮, 梁婷 申請人:中興通訊股份有限公司